Стр. 7 - А.С. Кулешов - Расчет периода задержки самовоспламенения и скорости низкотемпературного окисления в дизеле при большом опережении впрыска и рециркуляции отработавших газов

54

ISSN 0236-3941. Вестник МГТУ им. Н.Э. Баумана. Сер. “Машиностроение”. 2012

где



— отношение массы воздуха к массе топлива;

р

и

Т

— текущие

значения давления, атм, и температуры, K;

2

O

y

— текущая концен-

трация кислорода в цилиндре. Анализ результатов, полученных с по-

мощью этого уравнения (см. рис. 4), показывает, что действительно

оно позволяет достаточно точно рассчитывать задержку самовоспла-

менения в двигателях с процессом PCCI. Однако при моделировании

традиционного процесса с величиной периода задержки меньше

5



…7



этот метод дает заниженные результаты. Что касается извест-

ного уравнения Харденберга — Хазе [6], то оно может быть приме-

нимо только к расчету дизелей с традиционной организацией процес-

са сгорания.

Подводя итог сказанному, следует отметить, что для решения оп-

тимизационных задач необходимо обеспечить непрерывность кор-

ректного расчета рабочего процесса дизеля при смене способа его

организации. Учитывая также то, что расчетный метод, построенный

на среднем арифметическом от результатов пошагового и интеграль-

ного расчетов, позволяет получить высокую точность как при обыч-

ной организации процесса сгорания, так и при PCCI, именно этому

методу было отдано предпочтение при построении математической

модели сгорания в дизеле.

Из многочисленных экспериментальных данных следует, что при

большой задержке самовоспламенения сгоранию в дизеле предше-

ствует дополнительный пик скорости тепловыделения или дополни-

тельная фаза сгорания, называемая низкотемпературным окислением

или LTC (Low Temperature Combustion). В этом случае основное сго-

рание называется высокотемпературным (HTC — High Temperature

Combustion). Определить момент начала низкотемпературного окис-

ления можно, проводя расчет кинетики предпламенных реакций,

например с помощью программы CHEMKIN. Некоторые авторы

предлагают оценивать момент начала LTC по характерной темпера-

туре его начала, которую оценивают как 770…810 K. Однако опыт

показывает, что этот подход не обладает необходимой для практики

точностью. В данной работе предлагается оценивать момент начала

LTC на основе предварительно рассчитанного периода задержки ос-

новного “горячего” сгорания.

Анализ и обработка многочисленных опубликованных экспери-

ментальных данных [16–22] позволяет получить простую зависи-

мость для задержки начала низкотемпературного сгорания



i

LTC

как

функции задержки высокотемпературного сгорания



i

HTC

и степени

рециркуляции ОГ. На рис. 5 приведена зависимость разности между

периодами задержки “горячего”



i

HTC

=



i

HTC

6n

и “холодного”



i

LTC

=



i

LTC

6

n

сгораний, выраженных

в углах поворота коленчатого вала в

функции от периода задержки “горячего” сгорания для разных двига-

телей, которые работают на различных нагрузках и частотах враще-

ния с разными температурами воздуха на впуске и разной степенью

рециркуляции ОГ [16–22].